Наномази: революционная инновация в дерматологии

В 2006 году РНК-интерференция принесла американцам Эндрю Файру и Крейгу Мелло Нобелевскую премию (физиология и медицина). С экспертной точки зрения открытие, сделанное еще в 1998 году, имеет революционный потенциал для медицины.

В основе терапии – РНК-интерференция

Судя по всему, американские исследователи успешно справились с этой проблемой, разработав простой, но крайне действенный метод локальной генной терапии. «Верхние слои нашей кожи непроницаемы для любых фрагментов генетического материала. Но созданные нами специфические наночастицы способны преодолевать этот барьер. Проникая в клетки кожи, они инактивируют конкретные отдельные гены – это их терапевтическая функция», - поясняет глава кафедры дерматологии высшей медшколы Северо-Западного университета (Эванстон, Иллинойс) Эйми Поллер.

Возможность изменения активности отдельных генов внутри клетки основана на явлении РНК-интерференции – универсальном природном механизме, присущем всем живым организмам на Земле.

Микро- и матричная РНК

Генетическая информация содержится в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Именно эта информация становится основой синтеза белков на клеточном уровне – это основа жизнедеятельности организма. На примитивном уровне белковый биосинтез можно разделить на две фазы:

1. Транскрипция – синтез молекулы РНК (рибонуклеиновая кислота), в ходе которого в качестве матрицы используется молекула ДНК. Таким образом, генетическая информация переносится с ДНК на РНК. 
2. Трансляция – синтезированная молекула РНК переходит в рибосому, где считывается генетический код и происходит формирование белка из составных аминокислот на матричной РНК.

Информационные или матричные РНК – это отличные друг от друга, но достаточно крупные молекулы с большим объемом информации. В ходе своих исследований Меллоу и Файр обнаружили существование других РНК-молекул – их длина была не больше 2,5 десятков нуклеотидов. Также выяснилось, что выявленные микро-РНК не несут в себе генетического кода: их функцией является распознавание крупных молекул матричной РНК, кодирующей белок. После обнаружения, микро-РНК вступает во взаимодействие с молекулой матричной РНК, блокируя синтез того или иного белка. В этом суть РНК-интерференции.

Наночастицы золота в качестве транспорта

В процессе дальнейших исследований стало понятно, что РНК-интерференцию можно применять для контролируемого подавления нежелательной генной активности внутри клетки. Профессор Поллер и ее команда сделали ставку именно на интерферирующие микро-РНК. В частности, директор Международного института нанотехнологий (Северо-западный университет), химик, биолог, материаловед и медик профессор Чад Миркин разработал уникальный метод перенесения молекул микро-РНК на «транспорт» - наночастицы золота.

Именно в таком виде они легко проникнут в клетки кожи, уверена профессор Поллер. «Одной из причин возникновения этого феномена мы считаем возможную связь, возникающую между белками клеточной мембраны и наночастицами золота. Мы проследили за тем, как нанотранспорт проникает внутрь клетки, после чего связанные с ним молекулы микро-РНК свободно отделяются и блокируют заданный ген. В результате чего синтез белка, кодированный этим геном, полностью останавливается».

Наночастицы золота достаточно быстро выводятся из клетки. Тестирование на мышах показало, что уже через 10 дней после втирания в кожу наномази внутри клеток остается порядка 10% от исходного количества биологически внесенного биологически активного компонента. Количество наночастиц, проникающих в подлежащие ткани, либо крайне мало, либо вообще нет. На данный момент никаких признаков накапливания наночастиц другими органами организма исследователями выявлено не было.

Большое будущее наномазей

«Тестирование на безопасность метода проводились только в течение 4-х недель и только на мышах, а этого слишком мало», - признает профессор Поллер. – «Нам предстоит много работы. Только успешно окончив этап внешних опытов, мы сможем перейти к экспериментам на людях».

В целом, внешние опыты проходят успешно. Использование наночастиц не вызвало воспалительных процессов и других побочных эффектов у подопытных животных: их действие строго локальное и максимально таргетное. Именно поэтому Эйми Поллер настроена более чем оптимистично: «Генетический фактор имеет значение практически всегда, независимо от вида диагностированного кожного заболевания. Мы полагаем, что разработанная нами методика универсальна. Естественно, каждый отдельный ген потребует своей собственной мази, но общий принцип подобной терапии может стать панацеей».

В данный момент тестирование на мышах проходят три наномази – от псориаза, плоскоклеточной карциномы и хронических диабетических язв. Однако до появления полноценных препаратов, разрешенных к применению в общей клинической практике, пройдет не год и не два. Тем временем ученым предстоит решение еще одной задачи: поскольку микро-РНК быстро разлагается, необходимо значительно повысить стабильность используемого для создания нанокремов и мазей генетического материала.